ظرفیت خازنی

الکترومغناطیس

برق · مغناطیس الکتروستاتیک بار برقی · قانون کولن میدان برقی · قانون گاوس پتانسیل برقی گشتاور دوقطبی برقی مغناطیس ساکن قانون آمپر · جریان برق میدان مغناطیسی · قانون گاوس در مغناطیسی قانون بیو−ساوار . شار مغناطیسی گشتاور دوقطبی مغناطیسی الکترودینامیک خلأ قانون نیروی لورنتس نیروی محرکه برقی · القای الکترومغناطیسی قانون فارادی · جریان جابجایی معادلات ماکسول · میدان الکترومغناطیسی تابش الکترومغناطیسی جریان گردابی · تانسور ماکسول · بردار پوئینتینگ · معادلات جفیمنکو مدار برقی رسانایی برقی مقاومت برقی · خازن · القاگر امپدانس · تشدیدگر · جریان متناوب · موج بر فرمول بندی هموردا پتانسیل لنارد−ویخرت تانسور الکترومغناطیسی تانسور تنش−انرژی الکترومغناطیسی دانشمندان کولن · آمپر · ماکسول · فارادی · هانری · هرتز · تسلا · وبر · اورستد · الیور هویساید · ولتا

در الکترومغناطیس و الکترونیک، ظرفیت خازنی (به انگلیسی: Capacitance)‏ به توانایی نگه‌داری بار الکتریکی توسط یک پیکر گفته می‌شود.ظرفیت همچنین مقدار انرژی الکتریکی اندوخته شده یا جدا است که پتانسیل الکتریکی نامیده می‌گردد.همگانی‌ترین گونه از دستگاه انبارش انرژی، خازن‌هایی با صفحه‌های موازی است.در خازن‌های صفحه موازی، ظرفیت با اندازه مساحت سطح صفحه (A) رابطه مستقیم و با فاصله میان دو صفحه موازی (d) رابطه عکس دارد.اگر بارهای الکتریکی روی صفحه‌ها را با Q+ و Q- و ولتاژ اعمال شده به میان دو صفحه را با V نشان دهیم، داریم:

$C = \frac{Q}{V} \, .$

در اس‌آی یکای ظرفیت فاراد است و هر فاراد برابرست با ۱ کولن بر ولت.

انرژی (با یکای ژول) اندوخته شده در یک خازن با کار انجام شده برای باردار کردن آن خازن برابر است.ظرفیت C را در نظر بگیرید که در آن بار q+ در یک صفحه و بار q- در دیگری موجود هستند؛ اگر یک بار الکتریکی از یک صفحه بر خلاف جهت پتانسیل به سمت صفحه دیگر حرکت کند طبق V=q/C، تغییرهای کار (dW) برابرست با:

$\mathrm{d}W = \frac{q}{C}\,\mathrm{d}q$

که در اینجا:

W کار انجام شده است که با ژول

q اندازه بار است و با کولن

C ظرفیت است و با فاراد اندازه‌گیری می‌شود.

اندازه انرژی اندوخته شده در یک خازن با استفاده از یک معادله انتگرالی بدست می‌آید.کار (W) انجام شده برای باردار کردن یک خازن بدون بار (q = ۰) که در آن برای باردار شدن، بارها از صفحه‌ای به صفحه دیگر می‌جهند تا هر یک از بارهای Q+ و Q- در صفحه‌هایی جدا قرار گیرند، از معادله زیر بدست می‌آید:

$W_\text{charging} = \int_{0}^{Q} \frac{q}{C} \, \mathrm{d}q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}CV^2 = W_\text{stored}.$

منبع

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Capacitance»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۳ مهر ۱۳۸۹).